|
Читайте также: |
Бақылау сұрақтары
1. Барлық процестерді матемаикалық біріктіруші принциптер.
2. Элементтік процестер жүру деңгейі.
3. Объект параметрлері мәні нені сипаттаайды? Материалдық моделдегі параметрлер болуының екі шекті жағдайы.
4. Идеалды және көппараметрлі моделдер.
5. Жазық орта моделі мен псевдогомогенді моделдер.
6. Лимитті сатылар.
7. Стационарлық және стационарлы емес процестер.
8. Бір ортаға негізделген және таралған параметрлі объектілер.
9. Соңғы және дифференциалды теңдеулер.
10. Жобаланған және тексерілген есептер.
Дәріс. Құралдағы ағындар мен олардың процес барысына әсері. Үздіксіз әрекеттегі құралдағы ағындар таралуы.
Үздіксіз әрекет құралындағы ағындар таралуы. Сұйық құрал бойымен ешқашан біркелкі қозғалмайды. Ағында жылдамдығы аз айақтарды бөлуге болады: сұйық осы аймаққа түсіп ағынның негізгі бөлігін қуады да құралмен тезірек өтеді.
Құралдың бірқатар бөлігінде циркуляция зонасы мен осы зонаға түсетінсұйық көп ретті айналады құралдан шықпас бұрын; сұйықтың бұл бөлігі құралда барлық ағынға қарағанда ұзағырақ сақталады. Циркуляцитя аймағының шекті зонасы тұрып қалған аумақтар онда сұйық мүлде қозғалмайды, ал оның зат алмасуы басқа ағын бөліктерімен диффузия есебінен жүзеге асады.
Кез келген химиялық технологиялық процестің математикалық моделі құрылымы сұйық пен газ араласуы жүретін ең алдымен гидродинамикалық параметрлермен анықталады. Мұндай процестің математикалық модел сипаты қаралған жүйеде ағын бөлшектерінің болу уақытының таралу функциясы болып табылады.
Мысалы, үздіксіз әрекеттегі газдысұйық реакторы (сурет 8.1). Онда газтәрізді реатант А төменгі тесік арқылы барботтанады, сұйық реактант В үстінен үздіксіз беріледі. Мұндай жүйені жақсы араласушы ретінде қарауға болады, ал реакция жылдамдығы түйірдің жалпы ауданына тура пропорционал яғни реакция газ-сұйық шекарасында жүреді. Әр беттегі түйір ауданы реакторда болған уақыттан тәуелді. Осыдан бірнеше түйірлер реакторды сол сәтте тастап шығады басқалары толық жұмсалғанша реакторда біршама уақыт болады. Реактордағы түйірдің болу уақыты түйірдің болу уақыты деп аталады. Осыдан реакторда орташа түйір болу уақыты маңызды емес, ол үшін түйірдің болу уақыты реакторды тастаушы болады.
| Сурет 8.1 – Құралдағы ағындар қозғалысы кескіні. | Сурет 8.2 – Үздіксіз әрекеттегі газсұйықты реактор |
Тығыздалған қабатты реакторға басқа мысал (сурет 8.3). Егер реактор катализатормен толықса онда реакциялық сұйық біркелкі емес өтеді. Тығыздалған қабатта азғана кедергі келтіретін бөліктер болуы мүмкін, сонда сұйықтың үлкен бөлігі осы каналмен өтір кетеді. Сондықтан осы жолмен жүретін молекулалар реакторда үлкен кернеулікті біршама тығыз қабаттан өтетін молекулалар сияқты. Осылайша молекулалардың катализатормен болу уақыты жүргізуі бірқатар таралуы байқалады.
Сонымен үздіксіз әрекеттегі кубты реактор (сурет 8.4). Үздіксіз әрекеттегі кубты реакторларда енуші және шығушы құбырлар жақын орналасқан. Жақсы араласу аумағы, байпасты ағындар мен өлі зона аумағы бар. Сондықтан сұйық бөлшектері мұндай реакторға түсіп, бір бірінен біршама ерекшеленетін болу уақыты болады. Құралда жүретін процестерге ағын құрылымы қалай әсер етеді? Ең алдымен ағын жылдамдығынан тәуелді процестер құралдың әр бөлігінде әртүрлі интенсивті болады.
| Сурет 8.3 –Тығыздалған қабатты реактор | Сурет 8.4 – Үздіксіз әрекеттегі кубты реактор |
Бірақ басқа күшті әсер де бар әртүрлі сұйық бөлшектері құралда әртүрлі уақытта болады сондықтан уақыт бойцынша жүретін барлық процестер әртүрлі бөлшек үшін аяқталудың әртүрлі дәрежесі болады. Шығыста бұл бөлшектер араласады да процестердің аяқталу дәрежесі әртүрлі бөліктерден орташаланады. Дегенмен егер ағының барлық бөлігінде болу уақыты бірдей болғанда алынған нәтижелер ерекшеленеді.
Ағындар қозғалысымен байланысты сұрақтар сұйық бөлшегі деген терминмен қолдануға болады. Дегенмен бұл молекула емес.
Қозғалушы сұйықта молекулалар ағындағыдай қозғалмайды: олар хаосты жылулық жағдайда орналасады. Ереже бойынша ағын жылдамдығы молекуланың үлкен қозғалысының аз бөлігін құрайды (бөлме температурасында молекула жылдамдығы – жүз және мыңдаған ретті шама м/с, ал химиялық құралдағы ағын жылдамдығы негізінен үлестер мен бірқатар ондықтар м/с). Сұйық бөлшегі қозғалысы туралы айтқанда ағының бірқатар бөлігі туралы айтады, онда сол сәтте біркелкі қозғалу болады.
Осылайша ағын құрылымы екі жолмен химиялық процесс барысына әсер етеді (реакциялық, массаалмасу, жылуалмасу): бір жағынана – бұл ағын жылдамдығы мен алмасу процесі жылдамдығының өзара байланысы, екінші жағынан – процестің жалпы аяқталу дәрежесімен әртүрлі сұйық бөлшектерінің болу уақытының біркелкі еместік байланысы.
Ағындар құрылымы мен оның процеске әсерін қалай талдауға болады? Мұнда екі негізгі қадам бар.
1. Ағын құрылымы туралы толық ақпаратты құралдың ке з келген нүктесіндегі сұйық жылдамдығын біле отырып алса болады, яғни жылдамдықтар алаңын түсіріп. Бұл ағынның жақсы кеәпін береді. Жылдамдықтар алаңын толық суреттеу кез келген есепті шешу үшін сұйық ағынына қатысты материал болып табылады. Бірақ мұнда қиындықтар кездеседі.
Алдымен эксперименттегі жылдамдықты дәл өлшеу қиын. Одан басқа жылдамдықтар алаңы – бұл күрделі үшөлшемді құрылым, онда кем дегенде үш ауыспалы функция болуы керек (үш координата); стационарлық емес процесте оған төртіншісі – уақыт қосылады. Сондықтан процестің математикалық суреттелуі жеке туындыларда жүйенің дифференциалды теңдеулері түрінде алынады; мұндай жүйені шешу тіпті есептегіш машина көмегімен де тек қарапайым жағдайларда ғана мүмкін.
2. Бұл сұрақты талдаудың басқа да мүмкіндігі бар. Құралдағы сұйық таралуына көңіл аудармай, ең алдымен не қажетті соны оқуға болады: құралда әртүрлі сұйық бөлшектері қанша уақыт болады, яғни құралдағы уақыт бойынша сұйық таралуы. Егер белгілі болса онда сұйықтың бір бөлігі құралмен 5-6 минутта өтсе ал екіншісі онда 15-20 минут болады да 5-6 минутта реакция 65-70% жүреді, ал 15-20 минутта 95-98%, онда ең бастысын санауға болады процесс жүруінің жалпы тереңдігін.
Расында мұндай қадамда көп нәрсе жоғалалды: мысалы құралдың әр бөлігіндегі жылдамдық қандай (сурет 8.5). Онда үш құрал үшін кесуіне эпюр жылдамдықтары кескінді суреттелген.
Мынадағы құралда 8.5, а, жылдамдық құрал осі бойынша максималды және қабырғаға түседі; ағын симметриялы.
|
Мына суретте 8.5, б ағын негізінен қабырға көлденеңімен өтеді. Мына суретте 8.5, в ағын барлық кесінді бойынша теңді, бірақ турбулентті пульсайия әсерінен оны бір бөлшектері екіншісін қуады. Дегенмен бір жағынан бұл құралдар әрқашан бір бірінен ерекшелеуге болады. Олардың әрқайсында сұйық бөлігі құралмен тезірек өтеді орташа ағынға қарағанда, сұйық бөлігі – азырақ, егер осы бөліктер тең болса, онда ағындар біркелкі болады. Осылайша ағынды маңызды артықшылықтан айырамыз. Дегенмен маңызды артықшылықтар аламыз. Алдымен, процесті мұндай эксперименттік қадамда оқу өте қарапайым болады. Екіншіден, тәжірибе мәндері мөлшері өңдеуге оңай беріледі: барлық ауыспалыдан тек біреуі болу уақыты ғана қалады. Үшіншіден көптеген практикалық маңызды жағдайлар үшін алынған мәндер жеткілікті болады. Сонымен төртіншіден егер белгілі болса тәжірибе нәтижелері процесс талдау үшін жеткіліксіз болады да келесі сатыда жылдамдықтар алаңын түсіруге өтуге болады, бірақ оны негізді жүргіз керек. Сонымен бірге тәжірибенің алғашқы сатысындағы ақпаратты жылдамдықты оқу бойынша қысқартуға мүмкіндік береді, сонымен бірге нәтижелерді өңдеуге.
Негізгі әдебиет 1 [40-45]
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 64 | Нарушение авторских прав